從零到一掌握SharedPreferences：Android輕量級存儲全解析

本文從零開始，全面解析了 SharedPreferences 的核心概念、使用方法及企業級開發技巧，結合代碼示例和實戰案例，幫助開發者掌握輕量級鍵值對存儲的完整解決方案。

簡介

SharedPreferences 是 Android 開發中不可或缺的輕量級鍵值對存儲方案，廣泛應用于用戶偏好設置、應用配置、簡單數據緩存等場景。本文將從基礎概念出發，結合企業級開發實戰，深入解析 SharedPreferences 的原理、用法、最佳實踐以及性能優化技巧。通過詳細的代碼示例和分步講解，幫助開發者快速掌握 SharedPreferences 的核心能力，并解決實際開發中的復雜需求。

文章內容涵蓋：

SharedPreferences 的基礎使用與數據存儲機制
企業級開發中的模塊化封裝與安全存儲策略
性能優化與敏感數據保護技巧
實戰案例：用戶登錄狀態管理與配置持久化

一、SharedPreferences 基礎知識詳解

1.1 SharedPreferences 的核心概念

SharedPreferences 是 Android 提供的輕量級數據存儲工具，采用鍵值對（Key-Value）的形式存儲數據。其核心特點包括：

輕量高效：以 XML 文件形式存儲數據，適合存儲少量非敏感信息。
生命周期綁定：數據存儲在應用私有目錄下（/data/data/<package>/shared_prefs/），僅當前應用可訪問。
線程安全：支持多線程并發讀寫，但需注意異步操作的正確性。

1.2 數據類型支持

SharedPreferences 支持存儲以下基本數據類型：

String：字符串類型，例如 "user_name"
int：整型，例如 25
float：浮點型，例如 3.14
long：長整型，例如 1000L
boolean：布爾型，例如 true
Set<String>：字符串集合，例如 ["blue", "green"]

1.3 存儲結構與文件路徑

SharedPreferences 的數據以 XML 文件形式存儲在設備的私有目錄下。例如，文件名 user_prefs.xml 對應的存儲路徑為：

/data/data/com.example.myapp/shared_prefs/user_prefs.xml

XML 文件內容示例：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<map>
    <string name="user_name">John Doe</string>
    <int name="user_age">25</int>
    <boolean name="is_logged_in">true</boolean>
    <set name="favorite_colors">
        <item>blue</item>
        <item>green</item>
    </set>
</map>

1.4 SharedPreferences 的基礎使用

1.4.1 獲取 SharedPreferences 實例

通過 Context.getSharedPreferences() 或 Activity.getPreferences() 方法獲取實例：

// 獲取指定文件名的 SharedPreferences
val sharedPreferences = context.getSharedPreferences("user_prefs", Context.MODE_PRIVATE)

// 獲取與當前 Activity 綁定的 SharedPreferences
val activityPreferences = activity.getPreferences(Context.MODE_PRIVATE)

MODE_PRIVATE：私有模式，僅當前應用可訪問（推薦）。
其他模式（如 MODE_WORLD_READABLE）已棄用，存在安全風險。

1.4.2 數據存儲與修改

通過 SharedPreferences.Editor 接口進行數據操作：

val editor = sharedPreferences.edit()

// 存儲數據
editor.putString("user_name", "Alice")
editor.putInt("user_age", 30)
editor.putBoolean("is_logged_in", true)

// 提交更改（異步）
editor.apply()

// 或同步提交（阻塞主線程）
val success = editor.commit()

apply()：異步提交，不會阻塞主線程（推薦）。
commit()：同步提交，返回操作結果（適用于關鍵業務邏輯）。

1.4.3 數據讀取

通過 SharedPreferences 實例的 get 方法讀取數據：

val userName = sharedPreferences.getString("user_name", "Default Name")
val userAge = sharedPreferences.getInt("user_age", 0)
val isLoggedIn = sharedPreferences.getBoolean("is_logged_in", false)

// 讀取 Set<String>
val favoriteColors = sharedPreferences.getStringSet("favorite_colors", setOf())

第二個參數為默認值，當鍵不存在時返回該值。

1.4.4 數據刪除與清空

刪除指定鍵或清空所有數據：

// 刪除單個鍵
editor.remove("user_name").apply()

// 清空所有數據
editor.clear().apply()

二、企業級開發中的 SharedPreferences 優化技巧

2.1 模塊化封裝與代碼復用

在大型項目中，建議將 SharedPreferences 封裝為獨立模塊，提高代碼復用性和可維護性。

2.1.1 創建數據管理類

class PreferencesManager(context: Context) {
    private val sharedPreferences = context.getSharedPreferences("app_prefs", Context.MODE_PRIVATE)

    fun saveUserLoggedIn(isLoggedIn: Boolean) {
        sharedPreferences.edit().putBoolean("is_logged_in", isLoggedIn).apply()
    }

    fun getUserLoggedIn(): Boolean {
        return sharedPreferences.getBoolean("is_logged_in", false)
    }

    fun clearAll() {
        sharedPreferences.edit().clear().apply()
    }
}

代碼解析：

將 SharedPreferences 操作集中管理，降低耦合度。
提供統一接口供其他模塊調用。

2.1.2 使用依賴注入（Hilt）

通過 Hilt 注入 PreferencesManager 實例，實現依賴解耦：

@Module
@InstallIn(SingletonComponent::class)
object AppModule {
    @Provides
    fun providePreferencesManager(context: Context): PreferencesManager {
        return PreferencesManager(context)
    }
}

class MainActivity @Inject constructor(
    private val preferencesManager: PreferencesManager
) : AppCompatActivity() {
    // 使用 preferencesManager 存取數據
}

2.2 敏感數據保護策略

SharedPreferences 默認存儲明文數據，若需存儲敏感信息（如密碼），需結合加密技術。

2.2.1 數據加密存儲

使用 AES 加密算法對敏感數據進行加密：

class SecurePreferences(context: Context) {
    private val sharedPreferences = context.getSharedPreferences("secure_prefs", Context.MODE_PRIVATE)
    private val key = "MySecretKey12345" // 密鑰需妥善保管

    fun saveSecureData(key: String, value: String) {
        val encryptedValue = encrypt(value)
        sharedPreferences.edit().putString(key, encryptedValue).apply()
    }

    fun getSecureData(key: String): String? {
        val encryptedValue = sharedPreferences.getString(key, null)
        return encryptedValue?.let { decrypt(it) }
    }

    private fun encrypt(data: String): String {
        // 實現 AES 加密邏輯
        return data
    }

    private fun decrypt(encryptedData: String): String {
        // 實現 AES 解密邏輯
        return encryptedData
    }
}

注意事項：

密鑰需通過安全渠道存儲（如 Keystore）。
避免在代碼中硬編碼密鑰。

2.3 性能優化技巧

2.3.1 避免頻繁讀寫

減少不必要的讀寫操作，合并多個操作為一次提交：

val editor = sharedPreferences.edit()
editor.putString("key1", "value1")
editor.putInt("key2", 100)
editor.apply() // 一次性提交

2.3.2 使用異步任務處理大數據量

若需處理大量數據，建議使用 WorkManager 或協程調度：

viewModelScope.launch(Dispatchers.IO) {
    // 在后臺線程執行數據操作
    sharedPreferences.edit().apply {
        putString("large_data", "A".repeat(10000))
        apply()
    }
}

三、實戰案例：用戶登錄狀態管理

3.1 需求分析

實現用戶登錄狀態的持久化存儲，包括：

保存登錄狀態（is_logged_in）
存儲用戶名（user_name）
退出登錄時清除數據

3.2 代碼實現

3.2.1 登錄成功后保存狀態

fun onLoginSuccess(userName: String) {
    val editor = sharedPreferences.edit()
    editor.putBoolean("is_logged_in", true)
    editor.putString("user_name", userName)
    editor.apply()
}

3.2.2 檢查登錄狀態

fun checkLoginStatus(): Boolean {
    return sharedPreferences.getBoolean("is_logged_in", false)
}

3.2.3 退出登錄時清除數據

fun onLogout() {
    val editor = sharedPreferences.edit()
    editor.remove("is_logged_in")
    editor.remove("user_name")
    editor.apply()
}

3.3 UI 集成

在 Activity 中根據登錄狀態更新 UI：

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var preferencesManager: PreferencesManager

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        preferencesManager = PreferencesManager(this)

        if (preferencesManager.getUserLoggedIn()) {
            // 顯示用戶信息
            val userName = preferencesManager.getUserName()
            findViewById<TextView>(R.id.welcome_text).text = "Welcome, $userName"
        } else {
            // 跳轉到登錄頁面
            startActivity(Intent(this, LoginActivity::class.java))
        }
    }
}

四、高級技巧與最佳實踐

4.1 數據遷移與版本兼容

當應用升級時，需處理舊版數據遷移：

val oldPrefs = context.getSharedPreferences("old_prefs", Context.MODE_PRIVATE)
val newPrefs = context.getSharedPreferences("new_prefs", Context.MODE_PRIVATE)

val editor = newPrefs.edit()
editor.putString("new_key", oldPrefs.getString("old_key", "default"))
editor.apply()

// 刪除舊文件
context.deleteSharedPreferences("old_prefs")

4.2 單元測試與模擬

使用 Mockito 或 TestSharedPreferences 進行單元測試：

class PreferencesManagerTest {
    @Test
    fun testSaveAndRetrieveUserLoggedIn() {
        val mockSharedPreferences = mock<SharedPreferences>()
        val mockEditor = mock<SharedPreferences.Editor>()
        whenever(mockSharedPreferences.edit()).thenReturn(mockEditor)

        val manager = PreferencesManager(context).apply {
            sharedPreferences = mockSharedPreferences
        }

        manager.saveUserLoggedIn(true)
        verify(mockEditor).putBoolean("is_logged_in", true)
        verify(mockEditor).apply()
    }
}

4.3 與 Room 數據庫的協同使用

對于復雜數據，建議將 SharedPreferences 與 Room 數據庫結合使用：

SharedPreferences：存儲輕量級配置（如主題設置）。
Room：存儲結構化數據（如用戶信息、訂單記錄）。

總結

SharedPreferences 是 Android 開發中不可或缺的輕量級存儲工具，適用于用戶偏好設置、應用配置等場景。通過本文的講解，開發者可以掌握 SharedPreferences 的基礎用法、企業級開發優化技巧以及實戰案例，從而構建高效、安全的應用架構。

posted @ 2025-05-15 15:04 Android洋芋閱讀(310) 評論(0) 收藏舉報

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